Trong những năm gần đây, tình trạng đốt rơm rạ ngoài đồng ruộng ở những khu vực ven đô thị gia tăng đáng kể. Việc đốt loại sinh khối “dư thừa” này đã và đang gây ra những vấn đề môi trường như khói bụi, lãng phí năng lượng và ảnh hưởng đến khu hệ vi sinh vật đất. Tuy nhiên, thật là khó có thể dừng đốt rơm rạ và nghĩ ra một giải pháp nào thay thế. Đó là còn chưa kể, rơm rạ vốn chứa lượng rất lớn kali và các chất dinh dưỡng khác có thể dùng làm phân bón cho cây trồng, thay vì bán chúng đi để lại phải mua về một lượng phân bón để làm một việc tương tự. Vì vậy, cần tìm ra giải pháp xử lý rơm rạ và tận dụng nó cũng như phải thấy được hết giá trị và ý nghĩa môi trường của loại phụ phẩm nông nghiệp này. Đây chính là động cơ thúc đẩy PGS, TS Nguyễn Minh Ngọc cùng các đồng nghiệp tiến hành nghiên cứu này.
Cây lúa trong quá trình sinh trưởng và phát triển có nhu cầu rất lớn về kali. Nguyên tố này được hấp thụ và tích lũy chủ yếu trong các mô bào thân cây và lá lúa. Sau khi thu hoạch, kali nằm lại trong phần rơm rạ. Tuy nhiên, hiện có rất ít thông tin nghiên cứu về dạng tồn tại cũng như khả năng tái sử dụng lượng kali này. Vì vậy, trong suốt 4 năm (từ 2011 đến 2014), PGS, TS. Nguyễn Ngọc Minh cùng các cộng sự đã tiến hành xác định thành phần và cấu trúc của rơm rạ nhằm đánh giá khả năng tách chiết và tái sử dụng kali từ rơm rạ cho cây trồng, giải đáp những “bí mật” ẩn giấu đằng sau cây lúa và rơm rạ. Nghiên cứu của PGS, TS. Nguyễn Ngọc Minh cùng các cộng sự đã cung cấp thêm những thông tin chuyên sâu về thành phần và đặc tính của rơm rạ, là cơ sở khoa học cho các biện pháp quản lý và tận dụng tối đa lợi ích mang lại từ nguồn “tài nguyên” rơm rạ vô cùng dồi dào ở nước ta.
Dựa trên kỹ thuật phân tích chụp cắt lớp tia X và đồ họa 3D được xử lý trên phần mềm YaDiV có thể thấy trong thân cây lúa là một hệ thống “khung xương” được hình thành bởi quá trình kết tủa silic trên các vách tế bào của cây, và cấu trúc này được gọi là phytolith. Phát hiện này cho phép nhận định chính xác hơn về vai trò của khung xương phytolith như là nhân tố quan trọng nhất góp phần vào tăng cường sức chống chịu cơ học của thân cây lúa. Phân tích phổ tán xạ năng lượng tia X (EDX) cho thấy có một lượng đáng kể các nguyên tố dinh dưỡng, đặc biệt là kali khu trú trong cấu trúc của phytolith. Kali bị cố định chặt trong cấu trúc phytolith và chỉ có thể được giải phóng khi cấu trúc phytolith bị phá vỡ.
Nhóm nghiên cứu cũng đã tính toán được tốc độ giải phóng của các nguyên tố khoáng khi rơm rạ bị đốt và bón trả lại cho đất, đặc biệt là mối quan hệ giữa sự hòa tan phá hủy cấu trúc phytolith trong rơm rạ và sự giải phóng kali. Kết quả nghiên cứu tìm ra được nhiệt độ phân hủy rơm rạ tối ưu nhất là 6000C, khi đó phytolith trong tro rơm rạ sẽ hòa tan nhanh nhất để giải phóng các khoáng chất dinh dưỡng bổ sung cho đất và cung cấp cho cây trồng. Nghiên cứu cũng gợi ý cho các doanh nghiệp về khả năng tách chiết kali từ rơm rạ để sản xuất phân bón. Kali là loại phân bón chúng ta đang phải nhập khẩu hoàn toàn từ nước ngoài, vì vậy việc tách chiết và tái sử dụng sẽ đem lại hiệu quả to lớn cho người dân.
Với những kết quả này, mong muốn lớn nhất hiện tại của nhóm nghiên cứu là cảnh tỉnh việc xuất khẩu rơm rạ hoặc lấy đi sử dụng cho các mục đích khác vì đây có thể là vấn đề “lợi bất cập hại”. Lợi ích người dân thu được từ bán rơm rạ có thể nhỏ hơn rất nhiều so với thiệt hại khi mất đi lợi ích ẩn chứa trong rơm rạ (đó là các chất dinh dưỡng). Do đó, lấy rơm rạ khỏi đồng ruộng có thể dẫn đến hậu quả người nông dân phải trả giá bằng việc tăng cường đầu tư phân bón hóa học để duy trì năng suất. “Tác động của việc không hoàn trả lại rơm rạ cho đồng ruộng khó có thể nhận ra trong ngày một ngày hai, nhưng sẽ cần rất nhiều thời gian để khắc phục hậu quả. Bài toán “lợi nhuận từ xuất khẩu rơm” và “thiệt hại mùa màng do không trả rơm lại đồng ruộng” cần đến sự quan tâm vào cuộc sâu sát hơn của các nhà khoa học, các tổ chức xã hội”, PGS, TS. Nguyễn Ngọc Minh nhấn mạnh.
